Einstein fue genial hasta en sus errores sobre ondas gravitacionales, agujeros negros o física cuántica

No tenemos hoy nada tan avanzado como la ecuación E=mc2, tan famosa en la cultura popular como la imagen de su célebre creador

Einstein fue genial hasta en sus errores sobre ondas gravitacionales, agujeros negros o física cuántica

Albert Einstein fue genial incluso en sus errores: se equivocó al negar que hubiera ondas en sus ecuaciones sobre el comportamiento cosmológico de la relatividad general, que son las ondas gravitacionales; negó la expansión del Universo, que hoy se explica como consecuencia de otro invento suyo: la energía del vacío; erró sobre los agujeros negros que forman parte de sus ideas, y arremetió contra la física cuántica a pesar de ser uno de sus inventores. La sesión “Las ondas gravitacionales: otro logro de Einstein”, de la Real Academia de Doctores de España (RADE) desveló que, incluso sus desaciertos son grandes e interesantes aportaciones al conocimiento científico.

El Académico de Número de la Sección de Ciencias Experimentales, doctor Manuel García Velarde, que actuó como moderador, introdujo la figura de Einstein en el terreno de lo humano. No fue inmortal, pero dejó obras inmortales de diversa índole; ni le dieron el Nobel por su Teoría de la Relatividad, que le hizo popularmente famoso, sino por el efecto fotoeléctrico, que permite abrir puertas cuando nos acercamos a ellas.

Einstein no solo se interesó por la cosmología y el infinito mundo, sino también de cosas muy pragmáticas. Un aspecto muy poco conocido de su biografía es que, con su amigo Szilard, un científico judío húngaro que intervino en el Proyecto Manhattan (la primera bomba atómica), patentó tres sistemas frigoríficos basados en los principios físicos de difusión, absorción y electromagnético), todos ellos completamente herméticos y sin partes móviles, que más tarde compró la compañía sueca AB Electrolux para eliminar que compitieran con sus propios modelos.

Se centró García Velarde en el error de Einstein, posteriormente reconocido por él mismo, sobre la existencia de ondas en las ecuaciones con que describió el comportamiento cosmológico de la relatividad general. Con un colaborador, Nathan Rosen, envió tres artículos a Physical Review, entre 1935 y 1936. Dos de ellos se publicaron de inmediato, pero el editor pasó el tercero a un especialista, que lo rechazó con un informe de diez páginas en el que decía que se había equivocado en sus cálculos y que había ondas en las ecuaciones. Einstein negó esta conclusión y, muy enfadado porque el editor pasara el artículo a un experto sin su permiso, envió el texto a Journal of de Franklin Institute, en 1937, que lo aceptó, pero, un mes antes de que se publicara, advirtió al editor que esperase porque tenía que corregirlo.

Rechazar el informe del experto de la primera revista “fue una demostración de estupidez clara y nítida, cosa que solo pueden cometer los inteligentes”, señaló García Velarde. Finalmente, Einstein rectificó y admitió que podía haber soluciones ondulatorias en sus ecuaciones: las ondas gravitacionales que se han detectado en 2015, un siglo más tarde de que Einstein las descubriera.

Personaje del siglo XX

Einstein fue elegido personaje del siglo XX por la revista TIME, porque sintetiza en su persona los aspectos más positivos y negativos del periodo, y no por su figura particular, sino por los acontecimientos de los que fue testigo y actor directo en muchos sentidos, afirmó José Luis Fernández Barbón, investigador científico del Instituto de Física Teórica del CSIC y la Universidad Autónoma de Madrid.

Einstein fue la primera gran celebridad mundial de la ciencia, cuando ya existía cierta cobertura mediática global, apuntó Barbón. En los años 20 y 30 del XX era tan famoso como Chaplin e, incluso, más popular de lo que puede ser hoy Stephen Hawking. Su imagen es un icono de la cultura pop, y se reproduce en infinidad de soportes, igual que su ecuación: E=mc2.

En 1095, cuando formuló la Teoría de la Relatividad, Einstein respondía a la pregunta que se hizo a los 15 años sobre si se podía ir más rápido que la luz. Revolucionó los conceptos de espacio y tiempo, al descubrir lo que ahora llamamos el espacio-tiempo, que es una especie de mezcla entre ambos, “muy parecida a la forma en que mezclamos las diferentes direcciones del espacio, de forma que el noroeste es una combinación entre la dirección norte y la oeste”, añadió Barbón. No se puede adelantar al rayo de luz porque su velocidad es un límite máximo en la naturaleza, continuó el ponente. Diez años más tarde, Einstein culminó su obra al afirmar que el espacio y el tiempo no forman un escenario pasivo, porque su estructura depende de la cantidad de energía que contenga.

La famosa ecuación sigue siendo válida hoy, porque no tenemos nada más avanzado, agregó. Ha sido comprobada en múltiples ocasiones desde 1919. Y, como un regalo de cumpleaños, una de sus consecuencias más espectaculares, la existencia de las ondas gravitacionales, se ha confirmado cien años después de su descubrimiento, al escuchar el sonido del choque entre dos agujeros negros muy grandes ocurrido a unos 1.300 millones de años luz; un sonido en forma de ondas que hacen vibrar la estructura del espacio.

Indicó Barbón que los griegos no interpretaron del todo bien la geometría, su gran contribución a la ciencia, y los matemáticos del siglo XIX se dieron cuenta de que la geometría real de la estructura del espacio podía ser diferente; es decir, curvada. Einstein planteó la posibilidad de que la luz pueda caer como una piedra en un campo gravitacional, ya que, al contener energía, se le puede asignar una masa. Y así es, la luz cae como una piedra; pero, como va muy rápida, no parece que caiga, como se ha demostrado experimentalmente. Es importante tener en cuenta este efecto porque, si no, el GPS de los móviles no funcionaría correctamente.

En virtud de la ecuación de Einstein, si hay materia en el espacio la energía que contiene lo curva y forma ondas de elasticidad o de curvatura. Cuanta más energía se acumule, más se curva, hasta un punto crítico en el que la elasticidad no soporta la tensión y se rompe para crear un agujero negro. Hoy no entendemos qué es un agujero negro, que será una meta de la física del futuro. Por otra parte, si la energía está uniformemente distribuida en el vacío, lo que denominamos energía del vacío, la consecuencia es que el espacio se estira, “y esto es lo que creemos que sirve de motor para la expansión del universo”, y no un efecto del Big Bang. “Cuando, hace unos 20 años, se midió con mucha precisión la velocidad de las galaxias más alejadas, se comprobó que, a pesar de que se atraen entre sí, su expansión se está acelerando. Y se cree que el motor de esa expansión es la energía del vacío; otro invento de Einstein”, agregó Barbón, antes de concluir que, incluso para las observaciones más exóticas que se han hecho se siguen manejando las teorías de Einstein, aunque no le gustaba la idea de la expansión del universo, ni que los agujeros negros fueran consecuencia inevitable de sus trabajos, y que se quisiera cargar la física cuántica, a pesar de ser uno de sus inventores. “Era tan genial, que incluso sus errores eran interesantes y están llenos de riqueza”, terminó.

Nueva herramienta para estudiar el Universo

Cerró las intervenciones el doctor Rafael Bachiller García, Académico de Número de la Sección de Ciencias Experimentales y Director del Observatorio Astronómico Nacional, que explicó la primera detección de las ondas gravitacionales y sus implicaciones astrofísicas, que calificó de “uno de los grandes éxitos de la física experimental de los últimos años”.

El 12 de febrero de 2016, Physical Review Letters publicaba el artículo Observación de ondas gravitacionales procedentes de la fusión de una agujero negro binario, que describía la primera detección directa de ondas gravitacionales y la primera observación de la fusión de agujeros negros, ocurrida el 14 de septiembre de 2015, que ha pasado a la historia como un éxito más de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

Los intentos de detección de estas ondas los inició Joseph Weber, a finales de los años 60, con unas barras metálicas, que suspendía con mucho cuidado, con la pretensión de observar en ellas pequeñas oscilaciones que pudiesen ser causadas por ondas gravitacionales. Se hicieron barras más sensibles en los años siguientes, pero nunca se detectó nada.

La primera detección directa de estas ondas la ha logrado el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO, en sus siglas inglesas), un proyecto con más de 40 años de historia. En los 70, se hicieron los primeros estudios sobre la posibilidad de detectar ondas gravitacionales con interferómetro láser, instrumento creado por Albert Michelson, un navegante que creía que la Tierra se mueve por un éter. Pero todos los intentos de percibir el éter fracasaron, y lo único que se demostró es que la luz viaja a la misma velocidad en todas direcciones y circunstancias, lo que apoyaba la Teoría de la Relatividad Especial.

LIGO se constituyó en 1984, como resultado de la colaboración del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). En 1992 se seleccionaron los dos observatorios que han logrado la primera detección de las ondas: Hanford, en Washington, y Livingston, en Luisiana, separados por una distancia de 3.000 kilómetros. En 1999 se inauguraron estos centros, que iniciaron la búsqueda en 2002. En 2014 se multiplicó la sensibilidad de los instrumentos: los componentes ópticos se colocaron en el vacío, de forma que, entre otras cosas, la luz láser pudiera viajar en línea recta por los brazos del sistema, de cuatro kilómetros de largo. Y se mejoraron también los sistemas internos y externos de aislamiento sísmico. El objetivo era que todo el sistema funcione de manera perfecta y en el vacío. Por fin, en 2015 se consiguió la primera detección. Según Bachiller, ha habido tres detecciones hasta ahora, y se cree que se puede obtener una al mes. Otros observatorios del mismo tipo funcionan en Italia, Alemania y Japón, y un centro de la Universidad de las Islas Baleares participa en el proyecto.

El éxito de LIGO abre un futuro muy prometedor para el estudio de las ondas gravitacionales, como una nueva herramienta para comprender el Universo, destacó Bachiller. Hasta hoy, el 99 por ciento de la astronomía se basaba en el análisis de la radiación electromagnética; pero, a partir de ahora, se cuenta con unas ondas diferentes que permiten investigar fenómenos muy energéticos que involucren grandes masas concentradas en pequeñas regiones del espacio.

Antes de clausurar el acto, el Presidente de la RADE y de la sesión, Jesús Álvarez Fernández-Represa, manifestó que Einstein sufría un aneurisma de aorta, del que fue operado, según la técnica de la época, envolviéndolo con papel de celofán. Al cabo de un tiempo, el aneurisma se rompió y se propuso al enfermo una nueva intervención, pero Einstein se negó, aunque sabía que significaba la muerte.

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